陶瓷核燃料简介
发布网友
共1个回答
热心网友
陶瓷核燃料是一种以难熔化合物形式存在的特殊核燃料，主要分为两种类型。首先，是单一化合物，由铂(U)（或钚）与氧(O)、碳(C)、氮(N)、硅(Si)等非金属元素构成。其次，是互溶物燃料，即铀与钚(Pu)（或铀与钍）的同种化合物，也称为混合物燃料。在已实现实用化的陶瓷核燃料中，氧化物和碳化物占据主导地位。
氧化物燃料，如二氧化铀(UO2)，因其高熔点（高达3120K）、优良的热稳定性和辐射稳定性，广泛用于热中子动力反应堆。UO2燃料含有易裂变的钚-239和铀-235，以及可转换的铀-238和钍-232，是液体金属冷却快中子增殖堆和新型转换堆的理想选择。然而，氧化物的缺点在于热导率较低，这可能影响反应堆的物理和热工性能。
相比之下，碳化物如铀碳(U-C)在U-C二元系中有UC、UC2和U2C3等化合物，其中UC在熔点以下稳定。尽管UC与水反应，因此在水冷反应堆中不常用，但其与PuC具有相同的晶体结构，能够形成连续固溶体(U，Pu)C，具有高重原子密度和良好的中子经济性，能产生更多的易裂变核素。碳化物的热导率比氧化物高出5-8倍，有助于实现更平滑的径向温度分布，提高功率密度，从而在快中子增殖堆中显著缩短燃料加倍时间。
制备UC或(U，Pu)C粉末通常采用电弧熔化法，通过在电弧炉中将铀或铀钚(U-Pu)合金与石墨直接反应，然后铸成富碳锭，经过粉碎并置于1123K流动氢中脱碳得到所需产品。
